针对高速离 心泵内流速高， 进口段容易引起回流璇涡、叶轮中存在二

北京大学物理学院颜学庆教授/马文君研究员团队近期在激光加速重离子领域获得重要进展。他们利用人工设计的双层纳米靶材，获得了能量高达580兆电子伏特（MeV）的碳离子，将飞秒激光加速重离子能量记录提高了两倍。相关结果以” Laser Acceleration of Highly Energetic Carbon Ions Using a Double-Layer Target Composed of Slightly Underdense Plasma and Ultrathin Foil”为题发表在物理评论快报上（Physical Review Letters 122，014803 （2019））。 高能重离子在肿瘤治疗、生物辐照、核物理与核能等领域有着广泛的用途。利用超强飞秒脉冲激光加速重离子一直是激光加速领域的难点。之前的大量实验研究中，通常只能获得最高能量为几兆电子伏特每核子（MeV/u）的重离子。而在相同条件下，质子可被加速至近百兆电子伏特，远高于重离子。这是因为，要有效加速重离子，需要将其在加速初始阶段就电离到高电荷态注入到加速场中，并且保持足够长的加速时间。一般情况下，这两点很难同时实现。马文君研究员团队在前期工作的基础上（PRL 115, 064801 (2015)，PRL 113, 235002 (2014), Adv Mater 21(5),603 (2009), Nano Lett 7(8), 2307(2007)），设计并制备出了一种由超薄超低密度碳纳米管泡沫与类金刚石纳米薄膜组成的双层复合靶材，成功地同时实现了这两个条件。复合靶材在超强飞秒脉冲激光作用下，位于类金刚石纳米薄膜中的碳离子，先后经历了光压电离注入与长达数百飞秒的鞘场加速两个过程，最终速度达到了光速的30%。这是首次利用超短脉冲在实验中实现了重离子的级联加速。图：本研究结果（）与已有重离子加速实验结果汇总。 他们的理论与数值模拟工作表明，这种高效的加速方案也适用于金、钍、铀等重离子。在现有激光条件下，可产生能量为数十兆电子伏特每核子、密度为传统束流10^9倍的高能高密度重离子束流。这种高能高密度重离子束团将为超重元素合成、短寿命核素加速、温稠密物质等温加热等重要物理难题的解决提供新的方案。，将为科学前沿领域及新兴交叉学科的迅猛发展带来新的机遇。 马文君研究员为论文第一作者与通讯作者。颜学庆教授与韩国基础科学研究所的Nam，Chang Hee教授为共同通讯作者。论文主要作者还包括陈佳洱院士、贺贤土院士、M. Zepf教授, J. Schreiber教授, Kim, I Jong教授、林晨研究员、卢海洋研究员和余金清博士等。该项目得到国家重大科技基础设施培育项目（2017ZF22）、科技部重大仪器专项、自然科学基金重点项目、核物理与核技术国家重点实验室和北京市卓越青年科学家等项目的支持。 相关文章链接如下：Phys. Rev. Lett. 122, 014803 （2019）https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014803Phys. Rev. Lett. 115, 064801 (2015)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.064801

靖远煤业集团有限责任公司魏家地煤矿和西安科技大学合作，针对高应力动压下大巷反复破坏返修难题，分析巷道反复破坏的原因，得到高应力动压软岩巷道破坏机理，提出合理的维修支护方案，维修的巷道做到安全可靠、经济合理，便于操作与施工，不影响施工进度，减小巷道服务期内变形量、维修次数，降低生产成本。 该成果经甘肃省科技厅鉴定为国际先进水平，申请专利 1 项，发表科技论文 10 余篇。该成果在 靖远煤业集团有限责任公司魏家地煤矿二号石门返修工程的应用，取得了明显的社会经济效益。

成果简介： 饱和—非饱和介质中水分与溶质迁移转化理论，是农业水资源可持续利用与水土环境保护的重要理论基础。本项目主要以认识含水介质中水分与溶质不规则迁移规律，发展相应的模拟理论与方法为目标，以室内外试验、理论分析和数值模拟为手段，系统开展了非饱和土壤水分动态随机与分形模拟理论、含水介质中溶质非费克迁移理论及模拟模型、含水层中抽水井附近非达西流理论与模型、区域地下水动态模拟的理论与方法等方面的研究，主要成果包括：(1)提出了土壤水力特性参数求解的新方法

该成果 2013 年获全国商业科技进步奖二等奖。本研究采用纳米 ZnO 和 SBS 为外掺剂，寻求合适的制备工艺，制备纳米材料/聚合物复合改性沥青。借鉴聚合物改性沥青的研究方法、试验手段及评价方法，探讨纳米材料/聚合物复合材料改性沥青及混合料的路用技术性能；并通过微观、化学分析手段，研究纳米 ZnO 和 SBS 加入到基质沥青中，与基质沥青的相互作用机理，以期望达到较为良好的改性效果，促进纳米材料/聚合物复合改性沥青的发展与应用。

结合遗传学和生物化学的方法，鉴定到了一个新的光形态建成的正调节因子CSU4。CSU4是COP1和DET1的遗传抑制子。进一步研究发现，CSU4参与了生物钟节率的调节，它可与生物钟节率核心因子CCA1直接互作并抑制其转录抑制功能。CSU4在清晨抑制CCA1基因的表达，在傍晚抑制PIF4基因的表达。同时，CSU4也调节了众多其他生物钟节率基因的表达。研究证明CSU4是一个整合生物钟节率和光信号途径的关键调控子，在不同的时间点调控植物的生长发育过程。

技术原理：针对昆虫趋光机理及灯光诱杀技术研究与应用中存在的问题，采用灯光诱集和资料查阅的方法，调查灯下昆虫种类并分析其构成成分；利用现代昆虫学研究技术、分子生物学与生物信息学技术，分析昆虫趋光后生物学特性变化及内源机制以及昆虫趋光的本质；通过田间大量筛选，明确夜行性昆虫的趋光行为及上灯节律，筛选出适合于不同农田生态系统中害虫防治的安全高效特异性光源，组织示范与推广应用。 主要性能指标：明确湖北省灯下昆虫种类及构成成分，探明昆虫趋光后生物学特性的变化及内源机制，阐明昆虫趋光的本质，明确夜行性昆虫的趋光行为及上灯节律，筛选适合于不同的农田生态系统中害虫防治的安全高效特异性光源，并示范与推广应用。

本项目以国家自然科学基金 重点项目、国家杰出青年科学基金项目等为依托，历时十余年研究，建立了粗粒 土颗粒破碎机理与塑性本构理论。主要取得的科学发现点如下：(1) 针对传统强度理论无法描述粗粒土的颗粒破碎、各向异性、尺寸效应 等问题，建立了粗粒土三维统一非线性强度理论。该强度理论能够准确地模拟粗 粒土因颗粒破碎所导致的偏平面及子午面上非线性的强度特征；能够合理地反映 粗粒土因自重产生的横观各向同性的强度特征；能够准确地模拟粗粒土复杂的各 向异性的强度特征；还能够合理地反映粗粒土三维尺寸效应的强度特征。(2) 提出考虑中主应力影响的粗粒土三维边界面本构理论。试验表明，粗 粒土剪胀特性与中主应力系数相关，据此提出了考虑中主应力影响的粗粒土三维 应力-剪胀方程。针对传统本构模型无法描述中主应力对应力变形影响的问题， 建立了考虑中主应力影响的粗粒土三维边界面本构模型。在边界面理论框架下， 建立了屈服面与边界面的演化规律，获得了应力变形特征。(3) 提出颗粒破碎影响的状态相关塑性本构理论。试验发现粗粒土颗粒破 碎会导致颗粒级配发生变化，细颗粒填充粗颗粒孔隙，进而使得临界状态线发生 移动，并伴随能量散耗，因此，提出了考虑颗粒破碎的三维临界状态面及临界状 态理论。粗粒土在压缩和剪切作用下，颗粒破碎，并具有状态相关性，因此，提 出了考虑颗粒破碎的应力-孔隙耦合状态方程。根据所提出的考虑颗粒破碎三维 临界状态面，建立了考虑颗粒破碎影响的状态相关塑性理论。

我国粗粒土分布广泛，在强震、高应力等复杂应力条件下，高土石坝、高边 坡和岛礁工程中，粗粒土易产生颗粒破碎，导致其级配发生改变并伴随能量耗散, 从而引起边坡及坝体变形失稳破坏。研究粗粒土在颗粒破碎情况下的本构模型以 及评价工程安全稳定是目前粗粒土研究的热点问题。本项目以国家自然科学基金 重点项目、国家杰出青年科学基金项目等为依托，历时十余年研究，建立了粗粒 土颗粒破碎机理与塑性本构理论。主要取得的科学发现点如下： (1)  针对传统强度理论无法描述粗粒土的颗粒破碎、各向异性、尺寸效应 等问题，建立了粗粒土三维统一非线性强度理论。该强度理论能够准确地模拟粗 粒土因颗粒破碎所导致的偏平面及子午面上非线性的强度特征；能够合理地反映 粗粒土因自重产生的横观各向同性的强度特征；能够准确地模拟粗粒土复杂的各 向异性的强度特征；还能够合理地反映粗粒土三维尺寸效应的强度特征。 (2)  提出考虑中主应力影响的粗粒土三维边界面本构理论。试验表明，粗 粒土剪胀特性与中主应力系数相关，据此提出了考虑中主应力影响的粗粒土三维 应力-剪胀方程。针对传统本构模型无法描述中主应力对应力变形影响的问题， 建立了考虑中主应力影响的粗粒土三维边界面本构模型。在边界面理论框架下， 建立了屈服面与边界面的演化规律，获得了应力变形特征。 (3)  提出颗粒破碎影响的状态相关塑性本构理论。试验发现粗粒土颗粒破 碎会导致颗粒级配发生变化，细颗粒填充粗颗粒孔隙，进而使得临界状态线发生 移动，并伴随能量散耗，因此，提出了考虑颗粒破碎的三维临界状态面及临界状 态理论。粗粒土在压缩和剪切作用下，颗粒破碎，并具有状态相关性，因此，提 出了考虑颗粒破碎的应力-孔隙耦合状态方程。根据所提出的考虑颗粒破碎三维 临界状态面，建立了考虑颗粒破碎影响的状态相关塑性理论。

地下水，全世界普遍的淡水资源，是农业灌溉、民生用水、经济发展等方面的重要水源。2019年9月河海大学水文院黄璟胜教授团队在国际期刊《Journal of Hazardous Materials》（2019年影响因子达7.650，环境科学与环境工程领域排序前5%）发表题为“Analysis of radially convergent tracer test in a two-zone confined aquifer with vertical dispersion effect: Asymmetrical and symmetrical transports”高水平论文，在地下水修复人才培养与科学研究方面迈出重要步伐。随着地下水污染的急剧增加，示踪试验对地下水修复具有重要意义。径向示踪试验解析模型存在因子参数物理意义不完整的问题，非径向数值模型虽然避免了因子参数，但存在网格建构困难与计算耗时两个问题。本篇论文完善了径向示踪试验模型，定义模型的因子参数、示踪剂初始浓度、稳态浓度三者的本构关系，赋予因子参数完整的物理意义，阐明了径向与非径向两种模型在特定情况下存在相同的浓度穿透曲线。通过含水层厚度、弥散度、特性长度三者组成的无量刚参数设置观测井，实际的三维污染传输可简化为二维、甚至一维传输，不仅揭示了弥散现象与稀释机理，更能有效排除不敏感参数，大幅提高参数估计反问题的计算性能，提升获得全局最佳解的概率。研究成果开启了地下水溶质运移的新思维、新见解，对推动示踪试验的高效应用以及实现地下水修复、解决实际的水资源需求具有重要意义。